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环境与健康杂志 2013 年 11 月 第 30 卷第 11 期J Environ Health, November 2013, Vol．30, No．11··卷烟中保湿剂的气相色谱测定法李娜，徐春雨香烟里是否含有保湿剂，李韵谱，王秦，林夏，徐东群中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所，北京 100021摘要：目的建立卷烟中保湿剂 （丙二醇、甘油及三甘醇） 的气相色谱测定方法。 方法度 （60±3） ％条件下平衡 12 h 后称重，用含有 2 mg/ml 1，3－丁二醇内标的甲醇溶液振荡提取 1 h 并过滤后进样，经气相色卷烟样品在温度 （22±1） ℃、湿谱分离后，火焰离子化检测器检测，以保留时间定性，以内标法定量。 结果为 0.000 9、0.002 0、0.002 1 mg/ml，测定下限分别为 0.003 6、0.008 0、0.008 4 mg/ml，按照 4 g 烟草样品计算测定范围分别为 0.04~10.21、0.10~40.18、0.10~10.18 mg/g。 对不同浓度的实际样品测定的日间精密度（以相对标准偏差表示） 范围为1.76%~7.05%，高、中、低浓度加标回收率范围为 96.7%~110.3%。

结论该方法对丙二醇、甘油、三甘醇的检出限分别该方法前处理过程简单快捷，测定灵敏、准确，适用于卷烟中保湿剂的测定。关键词：色谱法，气相；卷烟；保湿剂中图分类号：O657.7文献标志码：A文章编号：1001-5914（2013）11-1012-04Determination of humectants in cigarettes by gas chromatography LI Na, XU Chun-yu, LI Yun-pu, WANG Qin, LIN Xia,XU Dong-qun. Institute of Environmental Health and Related Product Safety, Chinese Center for Disease Control andPrevention, Beijing 100021, ChinaCorresponding author: XU Dong-qun, E-mail: dongqunxu@126.comAbstract：Objective To establish a method for the determination of humectants (propylene glycol, glycerol and triethyleneglycol) in cigarettes by gas chromatography. Methods The cigarette samples were weighed after conditioning at a temperatureof (22±1)℃ and humidity of (60±3)% for 12 h, and then extracted by methanol solution containing 2 mg/ml 1, 3-butanediol(internal standard) on a shaker for 1 h. The extracting solution was filted by PTFE filter and then the target compounds wereseparated by gas chromatography and detected by flame ionization detector (FID). The target compounds were qualitativelydetermined by retention time and quantitatively determined by internal standard methods. Results The limits of detection ofpropylene glycol, glycerol and triethylene glycol were 0.000 9, 0.002 0, 0.002 1 mg/ml and the limits of quantification were0.003 6, 0.008 0, 0.008 4 mg/ml, as well as the linear ranges were 0.04-10.21, 0.10-40.18, 0.10-10.18 mg/g with 4 g tobaccosamples respectively. The day to day precisions(relative standard deviation) were 1.76%-7.05%, and the recovery rates were96.7%-110.3% in determining different level of samples. Conclusion The method is sensitive, accurate and convenient withsimple and quick pre-processing procedure. It can be used in the determination of humectants in cigarettes.Key words：Chromatography, gas; Cigarettes; Humectants基金项目：国家科技支撑计划课题 （2008BAI56B07）作者简介：李娜 （1985-） ，女，硕士，从事空气污染与健康研究。

通讯作者：徐东群，E-mail：dongqunxu@126.com保湿剂 （丙二醇、甘油和三甘醇） 是烟草生产过程最常用的添加剂之一，用来减少在卷烟生产过程中烟叶的糙碎，避免卷烟保存过程中水分挥发造成的口感下降；其在卷烟烟丝中的含量可以达到 5%左右[1-2]。 然而， 在烟草燃烧过程中， 保湿剂可以转化为多种致癌化合物[3-5]，从而增加吸烟的健康危害。 WHO 将保湿剂（丙二醇、甘油和三甘醇） 认定为需优先建立全球标准测定方法的 3 种卷烟成分之一 （其他 2 种为尼古丁和氨）（丙二醇、甘油和三甘醇） ，由于该方法的固有局限性，其准确度、灵敏度、精密度、抗干扰性等方法特性指标已经不能满足现代分析方法学的要求。 近年来， 也有研究报道采用气相色谱法测定卷烟中保湿剂[7-9]。 然而，在张峻松等[7]研究中，卷烟样品需经过旋转减压蒸[6]。 早期研究多采用薄层色谱法测定卷烟中保湿剂发、硅烷化衍生等极其复杂繁琐的前处理过程， 严重影响方法的可操作性； 在 Health Canada Test MethodT-304 标准[8]及 CORESTA N° 60 标准[9]中，对样品前处理操作并未做规定。

笔者拟通过优化样品前处理方法、色谱分析条件等， 建立卷烟中保湿剂 （丙二醇、甘油和三甘醇） 的气相色谱测定方法。1材料与方法1.1仪器与试剂限公司） ，配备 FID 检测器，色谱柱为 BP-20-Wax （15m×0.53 mm香烟里是否含有保湿剂，1 μm ） 。 SHZ-82 型水浴恒温振荡器 （江苏省金坛市医疗仪器厂） ，Mettler Toledo AT261 分析天平（称量精度为 0.01 mg，瑞士 Mettler Toledo 公司） 。丙二醇 （>99%， 美国 Chem Service 公司） ， 甘油 （>99%， 美国 Sigma-Aldrich 公司） ， 三甘醇 （>99%， 美国Sigma 公司） ，1，3-丁二醇（>99%， 美国 J&K Chemica公司） ，甲醇 （色谱淋洗液，美国 Fish 公司） 。7890A 气相色谱仪 （安捷伦科技有·技术与方法 ·1012环境与健康杂志 2013 年 11 月 第 30 卷第 11 期J Environ Health, November 2013, Vol．30, No．11··实测卷烟样品包括 WHO 烟草实验室网络 （TobLab Net ）提供的 4 种测试用卷烟 （TG N°2、AmericanSpirit、TG N°1、1R5F ） 及市售 H 牌卷烟。

提取液的配制准确称取 20 g 1，3－丁二醇溶于100 ml 甲醇中， 配成浓度为 200 mg/ml 的 1，3-丁二醇一级储备液；量取 10 ml 该储备液稀释为 1 000 ml，配成浓度为 2 mg/ml 的提取液。标准溶液的配制准确称取 10 g 甘油、2.5 g 丙二醇、2.5 g 三甘醇，分别溶于 100 ml 提取液，配成保湿剂一级单标储备液； 分别量取 4 ml 各一级单标储备液， 用提取液稀释至 100 ml， 配成甘油、丙二醇、三甘醇浓度分别为 4、1、1 mg/ml 的二级混标溶液； 分别移取 0、0.1、0.2、0.5、1、2、4、8 ml 混标溶液于 8 个 10 ml容量瓶中，用提取液定容至 10 ml，配成保湿剂标准溶液系列，浓度见表 1。表 1保湿剂标准系列浓度 （mg/ml）1.21.31.4定性方法以保留时间定性。 按照选定的色谱条件，分别进样 1 μl 0.4 mg/ml 的内标及保湿剂的单标溶液，以确定各目标化合物保留时间。定量方法以内标法定量。 按照选定的色谱条件， 分别进样 1 μl 各浓度混标系列， 以标准溶液保湿剂浓度 （mg/ml） 为横坐标，保湿剂与内标响应值 （峰面积） 的比值为纵坐标， 绘制标准曲线， 计算回归方程，回归方程相关系数 r 应大于 0.999。

样品的前处理及测定方法用剪刀剪碎后放入玻璃器皿中， 按照 ISO 3402[8]规定的温度[ （22±1） ℃]及湿度[ （60±3） %]条件， 在恒温恒湿箱中平衡 12 h。 准确称取平衡后的烟丝 4.0 g，放入具塞锥形瓶中， 加入 50 ml 提取液， 盖紧瓶塞， 于振荡器振荡提取 1 h。 用带有过滤头 （孔径为 0.45 μm ） 的一次性注射器 （聚丙烯） 取提取液上清液约 1 ml 于气相色谱进样瓶中。 按照选定的色谱条件，进样 1 μl，测定内标及各保湿剂响应值，根据回归方程计算提取液中各保湿剂的浓度 （C0） 。 卷烟中保湿剂的浓度 （C，mg/g ） =C0（mg/ml） ×50 ml /4 g。1.51.6从卷烟中取出烟丝，2结果与讨论2.1仪器条件的选择及优化油、 三甘醇及内标 1,3-丁二醇均属于极性化合物，可以采用极性色谱进行分离。 本研究选择 BP-20-Waxfused silica column （15 m×0.53 mm，1 μm ） ，采用一阶程序升温： 初始温度 120℃， 以 10 ℃/min 升至 180℃， 保持 8 min。 进样口温度为 220℃，检测器温度为 260℃，烟草保湿剂丙二醇、甘分流比为 25∶1，载气流量为 4.5 ml/min。

在该色谱条件下， 丙二醇、1，3－丁二醇、甘油、三甘醇保留时间分别为 4.8、6.6、15.0 及 15.4 min， 单次样品的分析周期为17 min，且各目标化合物有良好的分离效果。 见图 1。312.2样品前处理方法的选择与优化样品平衡时间确定测定的准确性， 从而影响保湿剂含量测定的准确性，因此 GB/T 16447—2004/ISO 3402：1999 《烟草及烟草制品 调节和测试的大气环境》中规定烟草成分测定前需将试样在调节大气中进行平衡，并规定了调节大气的温度、湿度要求[温度为 （22±1） ℃， 相对湿度为 （60±3） %]。 然而，考虑到平衡过程中可能带来的保湿剂的挥发损失， 平衡时间不宜过长， 因此需要确定最佳的平衡时间。 在已有研究报道[5]及标准方法[8-9]中，没有对平衡时间进行详细阐述。 为了探讨样品测定前的最佳平衡时间， 本研究设计了两部分实验内容： 不同平衡时间下的样品质量变化实验、不同平衡时间下的保湿剂损失实验。不同平衡时间下的样品质量变化实验称取 6 份质量为 5.0 g 的烟草样品， 分别在平衡 12、24、48、72 h 后对样品进行称量 （以 6 份样品称量值的算术均数作为该平衡时间下的样品质量） ， 考察样品在不同平衡时间下的质量变化。

结果表明，样品质量在平衡的第一个 12 h 变化最大， 质量增加 6.25%，而平衡 12 h 后， 质量不发生明显变化， 相邻两次称重的质量变化率均不超过 0.2%。 该研究结果证实了样品测定前是否进行温、湿度平衡将对测定结果产生较大影响，同时该结果也表明样品在 12 h 时已经充分平衡。不同平衡时间下的保湿剂损失实验取 10 份质量为 4.0 g 的烟草样品， 分别在平衡 0、12、24、48、72 h 后测定保湿剂浓度（每次测定 2 份样品，结果以算术均数表示） ， 考察样品不同平衡时间下的保湿剂损失。 实验结果表明， 平衡时间为 72 h 时，甘油、三甘醇的损失率均低于 1%；而丙二醇随着平衡时间延长， 出现明显的挥发损失， 在平衡 12 h 时损失率为 5%，48 h 时达到 52%。 因此，综合考虑样品质量变化及保湿剂的挥发损失随平衡时间的变化规律，本方法确定的最佳平衡时间为 12 h。2.2.1样品湿度会影响其质量2.2.1.1准确2.2.1.2准确称化合物系列 1 系列 2 系列 3 系列 4 系列 5 系列 6 系列 7 系列 8丙二醇00.010.020.050.10.20.40.8甘油00.040.080.200.40.81.63.2三甘醇00.010.020.050.10.20.40.8时间 t/min注：1：甲醇溶剂；2：丙二醇；3：1,3-丁二醇；4：甘油；5：三甘醇。

图 1卷烟样品中保湿剂测定的气相色谱图54202468101214161013环境与健康杂志 2013 年 11 月 第 30 卷第 11 期J Environ Health, November 2013, Vol．30, No．11··2.2.2提取时间的选择草样品 （每份 4.0 g ） 分别置于锥形瓶中，在振荡器上振荡提取， 分别测定提取时间为 20、40、60、90 及 120min 时的提取液中保湿剂含量。 结果表明， 在提取前40 min， 提取液中各保湿剂的浓度随着提取时间增加而迅速升高，但是提取时间超过 60 min 后的提取效率变化较小 （小于 3%） 。 因此，最终确定提取时间为 60min，既可以保证较高提取效率，又节约了分析时间。过滤头吸附实验样品提取液中会混入卷烟样品残渣，直接进样有可能阻塞进样针。 针对该问题，既往报道中采用静置沉淀的方法[8-9]。 考虑到残渣本身粒径和密度均较小，沉淀需要的时间长并且效果难以控制，因此本研究尝试使用微量过滤头过滤方法去除样品残渣对进样系统的影响，并通过实验比较样品提取液过滤前后的测定结果变化， 分析过滤头 （孔径为0.45 μm，材质为聚四氟乙烯） 吸附作用对保湿剂测定结果的影响。

对不同浓度标准溶液 （低浓度： 丙二醇0.05 mg/ml， 甘油 0.2 mg/ml， 三甘醇 0.05 mg/ml； 中浓度：丙二醇 0.2 mg/ml，甘油 0.8 mg/ml，三甘醇 0.2 mg/ml；高浓度： 丙二醇 0.8 mg/ml， 甘油 3.2 mg/ml， 三甘醇 0.8mg/ml） 的过滤头吸附率进行计算，公式为吸附率 （%） =（过滤前测定值-过滤后测定值） /过滤前测定值×100%，结果见表 2。 表明过滤头对保湿剂无明显吸附作用，过滤头过滤可以作为去除样品残渣的有效手段。准确称量 10 份相同质量烟2.2.32.3方法的特性指标实验回归方程、检出限及测定范围标法绘制标准曲线，计算回归方程，结果见表 3。 在测定范围内，回归方程的相关系数 （r ） 均大于 0.999，表明目 标组分浓度与响应值比值比间具有良好的线性相关关系，可以用于目标化合物的准确定量。 方法的检出限、测定下限和测定范围参照 HJ 168—2010 《环境监测 分析方法标准制修订技术导则》计算： 连续平行2.3.1本研究选择内测定 10 次浓度为估计方法检出限 2~5 倍的标准溶液， 计算 10 次平行测定的标准差， 计算方法的检出限， 以 4 倍检出限作为测定下限， 以测定下限及标准曲线上限计算测定范围，结果见表 3。

CORESTA N° 60方法对丙二醇和甘油的测定范围为 3~50 mg/g[9]， 然而本研究发现，大部分样品中丙二醇的浓度明显低于3 mg/g， 因此该方法并不能满足这部分样品测定的需要。 本研究建立的方法与之相比，通过增加了样品用量以及降低了标准系列的低浓度值，从而降低了方法测定范围的下限，可以满足低浓度样品的测定要求。2.3.2方法的精密度实验网络 （Tob Lab Net ） 提供的 4 种测试用卷烟样品连续 7 d的测定，计算相对标准偏差，考察方法的日间精密度，测定结果见表 4。 结果表明，对不同浓度卷烟样品测定的日间精密度范围 （以 RSD 表示） 为 1.76%~7.05%，即使对低浓度样品测定也有很好的重现性，可以满足现代分析方法学对精确度的要求 （RSD<10%） 。通过对 WHO 烟草实验室2.3.3方法的准确度实验的 H 牌烟草样品， 其中 5 份用于测定样品本底值，其...